Visión técnica: Tecnologías y Plataformas IoT
Empecemos por decir que existen varias tecnologías y plataformas IoT a elegir, mientras se define (o no) un estándar en el mercado.
Redes inalámbricas de corto alcalce y bajo consumo.
Vamos a nombrar y hablar de algunas a continuación.
Las frecuencias pueden estar en una de estas tres bandas:
- 868 – 868.8 MHz. En Europa, hasta tres canales.
- 902 – 928 MHz. En EEUU y Canadá, hasta 30 canales.
- 2400 – 2483.5 MHz. En todo el mundo, hasta 16 canales.
En el medio físico, algunas combinaciones de los más extendidos que se utilizan son:
- 2.4 GHz basado en DSSS con modulación OQPSK, alcanza hasta 250 kbps.
- 868 y 915 MHz basado en DSSS, con modulación BPSK, alcanza hasta los 250 kbps.
- 868 y 915 MHz basado en DSSS, con modulación OQPSK.
- 868 y 915 MHz basado en PSSS, con una combinación de modulación binaria y ASK
– IEEE 802.15.4 LR-WPAN (low-rate wireless personal area network) Al igual que ZigBee, las redes LR-WPAN están optimizadas para la transmisión de datos de baja velocidad con un bajo consumo energético, y a menudo se configuran como arquitecturas de red en malla.
Algunas incluidas aquí son: Thread, 6LoWPAN, Wireless Hart, ISA100.
– ZWave, al igual que las anteriores, el estándar es cerrado y por tanto es necesario ser miembro de la Alianza para acceder a él. Con topología de red tipo malla, trabaja en la banda de los 868MHz evitando la gran cantidad de emisoras en la banda de los 2.4GHz (WiFi) y puede llegar a trabajar a 40 kbit/s operarando en rangos de hasta 30 metros en condiciones ideales.
El principal inconveniente es el elevado consumo eléctrico que llevan asociado, ya que el hardware encargado de la comunicación está permanentemente activo.
– EnOcean, trabaja bajo una frecuencia de 868MHz por lo que no existen problemas con la saturada banda de los 2.4GHz. La velocidad de transmisión es de 25 kbit/s, con modulación ASK (Amplitude Shift Keying – Modulación por desplazamiento de amplitud) y su rango de cobertura está especificado en 300 metros en condiciones ideales.
Una ventaja muy importante de esta tecnología es que permite que los sensores puedan trabajar sin activar la recepción radio constantemente, por lo que pueden trabajar sin batería, obteniendo la energía »del ambiente» o de la propia interacción con el usuario.
– Bluetooth, la versión 5 de la conexión Bluetooth pretende aumentar todas sus caracterísitcas intentando no aumentar también su consumo energético. Por eso, con la nueva versión tendremos cuatro veces más alcance para poder conectar dispositivos que se encuentren más lejos y también disfrutaremos de velocidad doble de transmisión de datos.
Las actualizaciones clave a Bluetooth 5 incluyen un mayor alcance, mayor velocidad y mayor capacidad de envío de datos, así como mejorar la interoperabilidad y la coexistencia con otras tecnologías inalámbricas, reduciendo las interferencias.
- Emplea espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) sobre el espectro de 2.4 a 2.483 GHz, pero utiliza 40 canales de 2 MHz de ancho, en lugar de los 79 canales de 1 MHz de clásicos Bluetooth.
- Velocidad de datos máxima es de 1 Mb/s.
- El nivel de salida de potencia básico es 0 dBm ó 1 mW. Las opciones son 4, 10, o 20 dBm para rango extendido.
- Tiene un mayor rango de acción. Bluetooth 5 se extiende a la gama de 30 ó 50 metros, con una trayectoria de línea de visión directa.
– DASH7, es el nombre del protocolo promovido por el consorcio denominado DASH7 Alliance. Se utiliza con sensores RFID en redes inalámbricas. Opera en las bandas ISM y SRD sin licencia de sub-GHz (433, 868 y 915 MHz).
DASH7 ofrece una duración de batería de varios años, alcance de hasta 2 km, ubicación en interiores con precisión de 1 metro, baja latencia para conectarse con objetos en movimiento, pila de protocolos de código abierto muy pequeña, compatibilidad de cifrado de clave compartida AES de 128 bits y transferencia de datos de hasta 200 kbit/s.
– NFC, Near Field Communication (NFC) es una tecnología de comunicación inalámbrica de alta frecuencia y corto alcance cuyos estándares vienen definidos por el NFC forum, creado en 2004 por Nokia, Philips y Sony.
Su funcionamiento se basa en la inducción de campo magnético trabajando en la banda 13.56MHz.
Soporta dos modos de funcionamiento:
– Activo: ambos dispositivos generan su propio campo electromagnético que utilizan para transmitir sus datos.
– Pasivo: solo un dispositivo genera el campo electromagnético y el otro modula la carga para transferir sus datos.
– WiGig, permite a los dispositivos Wi-Fi acceder a la banda de frecuencia de 60GHz con canales amplios para transmitir datos de forma eficiente a velocidades de varios gigabits por segundo.
WiGig complementa la capacidad de doble banda de Wi-Fi ac al permitir el uso de una tercera banda de frecuencia menos congestionada a 60 GHz. Esto aumenta la capacidad de red Wi-Fi, lo que permite velocidades de transmisión extremadamente altas. Los dispositivos WiGig de Wi-Fi de banda múltiple Wi-Fi, pueden proporcionar una conectividad continua con una transferencia sin fisuras entre las bandas de 2.4, 5 ó 60GHz, lo que da como resultado una experiencia Wi-Fi de alta calidad.
Redes de área extensa de baja potencia, incluyendo algunas propietarias.
Vamos a nombrar solamente algunas para no entrar en extenso detalle. Aún así, están disponibles los enlaces correspondientes para ampliar información.
– Sigfox
– 2G/3G
– NarrowBand IoT (NV-IoT)
– Long Term Evolution (LTE)
– LoRa
– Wing (Nokia lo está anunciando para el MWC17 a finales de mes)
Plataformas IoT.
En otro ámbito, Forrester evaluó 11 proveedores importantes en plataformas IoT (aunque hay más por ahí), que son: AWS IoT; Ayla Agile IoT Platform; Cisco Jasper Control Center; Murano IoT Platform by Exosite; GE Predix; IBM Watson IoT Platform; Xively by LogMeIn IoT Connected Product Management Platform; Microsoft Azure IoT Suite; PTC Thingworx; SAP Hana Cloud Platform IoT Services ; Zatar IoT Cloud Service.
Forrester identificó cuatro «líderes» basados en los puntos fuertes de sus ofertas actuales y sus perspectivas estratégicas.
Imagen: Forrester Wave: IoT Software Platforms, Q4 2016
Watson IoT Platform de IBM, fue elogiada por su funcionalidad avanzada (incluyendo realidad aumentada, capacidades cognitivas, blockchain, herramientas de análisis y procesamiento de lenguaje natural), fuerte enfoque a código abierto y un sólido ecosistema de socios globales.
Thingworx de PTC, consigue felicitaciones por su amplio soporte de protocolo inalámbrico (de corto alcance y WAN), funcionalidades de interoperabilidad digital y la amplia gama de aplicaciones pre-empaquetadas. La adquisición de Vuforia en 2015, también le confiere capacidades de realidad aumentada líderes en su clase.
Predix de GE, se centra en los despliegues IoT industriales, con especialización en la monitorización remota, analíticas predictivas avanzadas y la capacidad líder de interoperabilidad digital.
El cuarto de los líderes según Forrester es Azure IoT Suite de Microsoft, ofrece soluciones preconfiguradas para el mantenimiento predictivo y la monitorización remota, aprovechando servicios como IoT Hub, Notification Hubs, Machine Learning y Stream Analytics. La plataforma IoT de Microsoft también obtuvo elogios por su sólida hoja de ruta y alcance global.
Como se puede observar, hay muchos casos de uso y modelos de negocio en el espacio de IoT, por lo que no es sorprendente, en esta etapa de su evolución, encontrar múltiples organismos de estándares, consorcios y pesos pesados de la industria tecnológica involucrados en la búsqueda de interoperabilidad.
Las opiniones expresadas en este post son únicamente las del autor y pueden no reflejar necesariamente las opiniones del mundo de los negocios IoT, quedando encantado de recibir aportaciones o aclaraciones nuevas en este sentido. Así mismo, los logos, tecnologías, imágenes y enlaces utilizados son los que aparecen en las páginas web oficiales de cada uno de ellos, de sus propietarios y/o de sus copyrigt correspondientes.
